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前言
為了尋求長遠的發展,需要重視能源問題。在全球經濟以及熱口增長的環境下,傳統能源彰顯匱乏性,無法滿足社會發展的實際需求。同時,也無法進行再生。因此,面對嚴重的資源危機,要對新能源的開發與利用作為項目對待。粉末冶金對傳統冶金技術進行了發揚過大,積極融合現代科技,推動信息化建設,實現現代工業的良性運轉,也為新能源的開發提供更多的技術保障。
1 對粉末冶金技術特征的分析
粉末冶金技術具有長遠的歷史,其主要立足傳統冶金技術,達到了對諸多學科知識的融會貫通,形成優勢突出的新型冶金技術。粉末冶金主要對象是粉末狀的礦石。在傳統的冶金方法中,礦石的形式為整塊,先進行提煉,而后進行冶煉。應用傳統技術,塊狀礦石提煉技術受制于技術和礦石的大小,只能達到80%左右的利用率,產生大量材料的廢置。但是,在粉末冶金技術的應用下,資源利用率得以大幅提升,有效降低資源浪費。另外,塊狀形式的礦石材料長期處于露天堆放,對環境產生不良影響,甚至破壞。由此可見,冶金技術的改善勢在必行,要重視冶金技術水平的提升,使得材料各盡所用,發揮不同冶金材料的作用,切實提升使用效率,形成高性能的新材料,達到成本的降低。利用現代粉末冶金技術,能夠對廢礦石、舊金屬材料進行再利用,有效節約資源,極大推動經濟效益的獲取,對可持續發展意義重大。因此,粉末冶金技術在原材料選擇方面相對較為寬松,能夠充分利用廢舊金屬、礦石等,形成不規則的粉末,滿足原材料節約和回收的目標。另外,鑒于粉末冶金可塑性以及相關材料的添加,促進性能的增強和平衡。
2 對新能源技術的闡述
在科技的推動下,新能源技術逐漸被科學界重視。在傳統能源開發與應用中,出現嚴重的資源匱乏現象,加之對環境的不良影響,使得新能源問題的出現備受關注。新能源材料需要在開發、存儲以及轉化方面具有突出優勢。由此可見,新能源材料是發展新能源的關鍵因素。為了更好地實現轉化和存儲,其在配件、生產要素等方面都極具特色,與傳統能源行業的材料截然不同。粉末冶金技術在整個新能源開發應用中占據舉足輕重的地位。
3 系統介紹粉末冶金技術的類型
3.1 傳統粉末冶金材料
首先,是鐵基粉末冶金。這種材料是最傳統,也是最為關鍵的冶金材料,在制造業中應用較為廣泛。隨著現代科技的不斷發展,其應用范圍不斷拓展。其次,銅基粉末冶金材料。這種材料類型較多,耐腐蝕性突出,在電器領域應用較多。再次,硬質合金材料。這種材料具有較高的熔點,硬度和強度都十分高,其應用的領域主要是高端技術領域,如核武器等。最后,粉末冶金電工材料和摩擦分類,主要應用在電子領域。隨著通訊技術的不斷發展,粉末冶金材料的需求量增大。另外,粉末冶金材料在真空技術領域也得到推廣。摩擦材料耐摩擦性較強,促使物體運動減速,抑或是停止,在摩擦制動領域應用較多。
3.2 對現代先進粉末冶金材料的介紹
首先,信息范疇內的粉末冶金材料。立足信息領域,主要是指粉末冶金軟磁材料。具體講,是指金屬類和鐵氧體材料。隨著對磁性記錄材料的研究,在很大程度上推動了粉末冶金軟材料的需求。其次,能源領域內的粉末冶金材料。能源材料的研發推動能源發展,其中,主要涉及儲能和新能源材料。全球經濟的發展使得能源需求量增大,傳統能源彰顯不足,因此,新能源開發勢在必行,尤其是燃料電池和太陽能的開發。再次,生物領域的粉末冶金技術。生物材料技術的發展對整個社會具有不可替代的作用。要將生物技術列入國家發展計劃。在生物材料中,主要包含醫用和冶金材料兩大類,在維護身心健康的同時,加快金屬行業的進步。第四,軍事領域的粉末冶金材料。在航天領域,材料的強度和硬度是重要指標,穩定性要突出,具有極強的耐高溫性。在核軍事范疇,粉末冶金技術也具有發展前景,更好地推動整個社會工業技術的進步。另外,新型核反應堆的建設需要具有較高的防輻射標準,而粉末冶金技術的支持下,切實增強核反應堆的安全性與可靠性,有效降低核輻射強度。
4 對粉末冶金技術在新能源材料中的應用的介紹
4.1 粉末冶金技術在風能材料中的應用
風能對我國而言,十分豐富,不存在污染,是新能源的主要類型。在風能發電材料中,粉末冶金技術主要實現對兩種材料的制作,即即風電C組的制動片以及永磁釹鐵硼材料。這兩種材料的制作與整個風力發電關系密切,事關發電過程的安全性與可靠性,影響發電效率的高低。風能發電機制動片在摩擦系數和磨損率方面,要求較高,同時,力學性能必須突出。目前,主要應用的是銅基粉末冶金技術,完成對壓制制動片的制作。制動片需要在導熱方面十分突出,同時,制動盤具有較小的摩擦。在應對惡劣溫度環境的時候,也能夠進行有效的使用。對于永磁釹鐵硼,系統永磁材料代替了傳統的永磁材料,燒結釹鐵硼就是加入了稀土粉,利用粉末冶金工藝制備而成。
4.2 粉末冶金技術在太陽能中的應用
太陽能突出的特點是清潔性,是新型能源的一種,被商界所看好,開發價值巨大。當前,在太陽能領域,主要的發展方向為光電太陽能與熱電太陽能,形成發展趨勢。立足光電太陽能領域。其主導作用的部件為光電池,也就是半導體二極管,依靠光伏效應,促使太陽能有效轉化為電能。目前,太陽能光電轉化效率較低,對航天事業的發展產生阻礙。在粉末冶金技術的使用下,能夠有效進行薄膜太陽能電池的制作,光電轉化率得以顯著提升。同時,粉末冶金技術也研發了多晶硅薄膜,代替了傳統的晶體硅,光電轉化率大幅提升。另外,粉末冶金技術與太陽能熱電技術也實現了融合。當太陽進行地表照射之后,為了達到對光熱技術的有效收集,需要發揮吸收板的功能。而吸收板的制作與粉末冶金技術息息相關,主要應用了其成型技術,發揮粉體在色素和粘結劑方的作用,而后混合,形成涂料,涂于基板之上。這也充分體現了粉末冶金技術在成型技術方面優勢更加突出。
5 結束語
綜上,通過對粉末冶金技術優勢的分析,可以發現,其在新能源材料的開發和應用中極具發展潛力。粉末冶金在創造性方面十分突出,塑造性較強,使得其在新能源材料的發展和應用中占據核心地位。粉末冶金技術的工藝原理使得其在新能源開發中更具經濟性與高效性。因此,要大力推進粉末冶金技術在新能源開發應用中的拓展,為新能源的可持續發展提供保障。
參考文獻
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預計經濟政策環境將發生三個方面的核心變化:一是受供求的影響和政策的推動,勞動力價格將明顯提高;二是由于資源環境約束增強、國際壓力加大和“十一五”節能減排目標完成的激勵,節能減排要求將進一步提高;三是將進一步加速經濟均等化。
勞動力成本提升將推動企業提高效率、推動產業升級和產業轉移;而產業升級將提升裝備需求,裝備制造的亮點是高端裝備和裝備國產化;節能減排要求提高將利好新能源、新材料,也帶來脫硝、污水處理、能源合同管理等需求。另外,以新疆、為代表的欠發達地區將迎來大發展,尤其是在新能源相關領域。
根據“十二五”規劃,到2020年非化石能源占一次能源消費的比重要達到15%左右,單位GDP二氧化碳排放強度比2005年要下降40%~45%。實現這兩個目標的重大責任還需要由新興能源產業發展規劃來承擔,環保新能源行業規劃實施的力度和發展速度將帶來巨大的投資空間和投資機遇。
環保新能源投資關鍵是看行業。核電、光伏、智能電網和新能源汽車四大領域值得關注。預計在“十二五”期間進入核電建設高峰,之后我國核電建設將保持較平穩的節奏。未來中國用電的不均衡對電力供應和電力服務將產生深遠的影響,因此看好的產業是可以減少對火電依賴的清潔能源,以及解決電源和用電分布不均問題的智能電網。此外,《新能源汽車發展規劃》值得期待,規劃內容可能超預期,涉及汽車補貼、基礎設施建設、汽車標準、電池標準等核心內容。而在新能源汽車投資板塊中,動力電池和電控系統是值得關注的重點領域。
在選時的投資邏輯上,產業發展初期會重點關注新能源、新材料上游行業,比如資源類像鋰礦、稀土永磁、稀土類等相關企業。而在中后期隨著環保新能源中游產業逐漸成熟,競爭加劇和產能逐步釋放,則要關注有核心競爭力和技術的品牌企業。
關鍵詞:新能源汽車;產業鏈;整合;實證研究
一、 引言
汽車產業是國民經濟的支柱產業汽車工業的產業鏈幾乎延伸到各個產業。新能源汽車的出現在一定程度上改變了原來汽車產業的形態與格局。新能源汽車的產生是面向解決環境污染、能源緊缺等現實問題,但目前這個產業的發展仍受到諸多技術因素制約。目前我國已經有一部分汽車企業制定并實施了新能源汽車發展戰略,并且數量在不斷增加。這些汽車企業往往是掌握先進技術或意圖掌握先進技術的大型整車企業。
本文總結發現了新能源汽車產業鏈特點;然后通過對我國上市車企的數據分析,推斷出我國目前新能源汽車產業縱向整合的特點,實證分析我國實施了新能源汽車戰略的企業的縱向整合效用。
二、 新能源汽車產業鏈特點
1. 新的動力來源。從能源類型角度看,新能源汽車主要包括:純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池電動汽車等。新能源汽車的動力來源較傳統汽車具有革命性變化。不再使用汽油、柴油等需要燃燒或者燃燒后產生大量碳化合物的物質作為能源,而是以電力、生物能源作為主要能源。這導致了傳統汽車產業兩個環節的重大變化,一是增加了儲能環節的產業,二是驅動機械產業環節發生了變革。以電能驅動為例,電能的儲備和轉化對于汽車的使用非常重要,這就對電能的儲備裝置(如電池)的性能的要求非常高。電池具備需要高密度,大容量,衰減慢、安全性好等特點,目前電池的技術水平仍是制約新能源汽車發展的瓶頸。另一方面,驅動機械由燃油發動機轉變為電動機,對節能、高效的電動機需求仍有待滿足。
2. 新材料的需求。一方面,新能源汽車作為未來汽車的發展方向,承載著使用新材料的使命。為實現汽車輕量化、高強度、環保性等目標而研制的新材料將率先在新能源汽車上得到使用。目前主要的在研新材料有有色金屬材料、陶瓷材料、碳纖維材料、納米材料、合金材料、泡末金屬等等。另一方面,新能源汽車的諸多模塊亟需新材料提升其性能,如電池、電動機等??茖W界、產業界仍都在苦苦追尋能夠提升電池性能的材料。
3. 新一代信息技術的需求。信息技術一般指利用電子計算機、遙感技術、現代通信技術、智能控制技術等獲取、傳遞、存儲、顯示和應用信息的技術。未來汽車的智能化將是大勢所趨,同時,在動力系統技術成熟的前提下,未來汽車的新能源化亦將是汽車發展趨勢。所以新能源汽車必然帶上最深刻的智能化的烙印。雖然自適應巡航系統、導航系統、安全防撞系統等控制系統已經在很多汽車上得到成熟運用,但即便是已有的技術仍與“智能化”目標有很大距離。更何況傳感技術、遙感技術、物聯網技術、云計算技術甚至汽車專用計算機操作系統、應用軟件等方面。汽車各部件之間的聯結組成了汽車的各種內部控制系統。汽車與駕駛者或乘客之間的聯結形成了人機交互系統,它與外界信息構成了新的互聯網生態圈。三者共同構成了車聯網,汽車則成為物聯網的終端。汽車將不再是一個單純機械產品,信息技術將成為汽車本身的一部分。汽車各部件之間、汽車與駕駛者之間、汽車與外界信息之間形成互聯互動的網絡,所以,電動汽車必然是一個新一代的信息技術集成應用的產品。
4. 有別于傳統汽車的配套設施。新能源汽車的能源補充方式隨著能源的變化發生變化。電能是目前采用的較為流行的新能源。電動汽車能源補充方式主要是充電或更換電池。所以電動汽車充電設施是需要新增的基礎設施,需要與其他環節協調發展。同時,長遠看還需考慮充電站的布局、路網規劃,充電負荷預測,電站選址和相關配套設施的狀況等多方面問題。電池等關鍵部件的維修也將使用不同的技術和機械工具。另外,目前產業化生產的電池都是廢棄后對環境有重大影響的電池,對這一部分的處理,也將催生很多產業環節。
三、 我國新能源汽車產業縱向整合特點實證分析
1. 假設提出。從目前已有的研究可知,企業縱向整合戰略與企業績效之間存在相關關系,但在不同行業之間這種關系的表現是有差別的。但目前新能源汽車產業呈現出對技術、新材料、新能源等上游模塊的需求空前的特征。那么目前已經制定并實施新能源汽車戰略的企業與尚未實施新能源汽車戰略的傳統企業在內部資源整合和研發投入方面對企業的績效影響程度上是否有顯著差別,有多大的差別,將會是個有趣的問題。理論上,新能源車企的整合度與績效關系應該是正向的并且其的敏感度應該高于傳統車企。而研發投入在一定程度上反映了企業的向上產業整合。
由此提出實證研究假設:
H1a:部署實施新能源汽車戰略的上市車企內部整合度與企業績效有正相關關系;
H1b:未部署實施新能源汽車戰略的上市車企內部整合度與企業績效有正相關關系;
H1c:部署實施新能源汽車戰略的上市車企比未部署實施新能源汽車戰略的上市車企在內部整合度對企業績效的影響上程度更強。
H2a:部署實施新能源汽車戰略的上市車企研發投入與企業績效有正相關關系;
H2b:未部署實施新能源汽車戰略的上市車企研發投入與企業績效有正相關關系;
H2c:部署實施新能源汽車戰略的上市車企比未部署實施新能源汽車戰略的上市車企在研發投入對企業績效的影響上程度更強。
結構模型示意圖如圖1示。(本文以下將部署實施新能源汽車戰略的上市車企稱為新能源汽車企業;未部署實施新能源汽車戰略的上市車企稱為非新能源汽車企業。)
2. 變量的選擇。
(1)被解釋變量。本研究將企業績效作為被解釋變量。企業績效是指一定經營期間的企業經營效益和經營者業績。對于企業績效的度量有很多種指標,其中凈資產收益率(ROE)是會計中使用最為廣泛的一個指標,本文擬采用ROE作為企業績效的度量指標。
(2)解釋變量。
①整合度。整合程度是分析企業整合的實證工具之一。大型企業的整合可能是對很多產業鏈上其他企業的并購之后產生的。故部分大企業的整合在一定程度上代表了產業整體的整合趨勢。汽車企業在整合度的實證分析研究方面有價值增值法(VAS)、I/O表法、主輔分類法等方法。考慮到數據收集的難易程度和可操作性,本文將選用價值增值法作為測量企業整合度的方法。
巴澤爾(2000)最先采用VAS作為產業內部整合度指標,VAS=銷售額-采購額/銷售額*100%
為了避免利潤率與銷售額之間的相關性,對其進行了調整,調整后的表達式為:
凈資產=總資產-總負債
增加值=主營業務收入-主營業務成本
稅后凈利潤為歸屬上市公司股東的凈利潤、平均凈收益為上市公司的平均收益率。
②研發投入。本文中研發投入將直接選用企業財務報表公布的研發投入作為度量。
(3)控制變量。因為企業規??赡軒硪幠=洕裕赃x用企業規模作為控制變量,企業規模的度量選用企業總資產。
3. 樣本選取。本文選取樣本企業依據前文的產業鏈分析,選擇有自主知識產權的,主營涉及產業鏈關鍵環節的車企。鑒于上市公司市場運作更規范,能較好的反映中國車企的經營狀況;而且上市公司是縱向整合的主要參與者,同時可獲取的資料較為準確,可靠性更高,因此本文分別選擇了10家中國A股上市車企,其中5家為部署并實施了新能源汽車戰略,5家企業尚未實施新能源汽車戰略。
另外,考慮到新能源汽車在我的發展時間,2007年出臺有關新能源汽車管理辦法,被稱為新能源汽車元年,那么比較早的企業數據可能就不包含新能源汽車戰略的信息。所以選取時間跨度為2006年~2013年8年的數據。
4. 數據處理。
(1)本文使用數據處理軟件為Excel和Stata。
(2)表1是根據VAS方法得到的樣本企業縱向整合度:
5. 模型的建立。
(1)描述統計。(如表2示)
(2)模型建立。根據前文理論分析,構建以下時序橫截面模型:
由表3的檢驗結果可知,本文的面板數據應使用個體固定效應模型進行估計。
6. 估計結果與分析。由表4結果可以看出,整合度的系數為正,并且在5%置信水平上顯著,表明在平均意義上,資產規模一定的情況下:
整合度每提高1個百分比,資產收益率將提高0.21%;H1a和H1b得到驗證;但是交互項的系數并不顯著,H1c未能得到支持。本文認為這說明目前的新能源汽車企業尚未體現出較高的整合度。
虛擬變量與研發投入的交互項的系數為負,且在1%置信水平上顯著,表明在平均意義上,資產規模一定的情況下:
虛擬變量對研發投入有調節效應,即是否為新能源型汽車企業在研發投入對企業績效的影響中存在調節影響,具體來說,如果是新能源型汽車企業,研發投入對企業績效的影響將下降16個百分比;對此,本文認為這與汽車行業的新能源技術的發展階段有關,當前新能源技術還處于起步階段,遠未到達成熟,而對該技術的研發投入也同時處于先期投入積累階段,還未到研發結果釋放明顯經濟效益的階段,因此,這一結果并不否定新技術對企業發展的作用,而是反映了汽車行業系能源技術以及研發投入所處的一個階段狀態。由以上現象可以判斷,我國汽車企業的新能源汽車戰略尚處于起步期。也說明了新能源汽車企業產生了更大程度的向上整合
四、 結論
新能源汽車產業鏈呈現出與以往產業鏈不同的特點,新能源汽車的產業鏈中新能源、新材料、新一代信息技術相關的產業重要性尤為凸顯,甚至起到了制約產業發展的作用。針對新的特點需要制定新的產業整合戰略。
較高的企業整合度能夠帶來良好的企業收益,但當前新能源汽車相關技術發展還處于起步階段,遠未到達成熟,而相應的研發投入也同時處于先期投入積累階段,還未到研發投入釋放明顯經濟效益的階段,新能源汽車企業尚未體現出較高的整合度。也表明我國新能源汽車產業尚處于產業發展的起步期。
所以,未來一段時期內,我們需要對新能源汽車的產業鏈有清晰的認識,根據其特點有針對性的構建產業發展戰略。對產業鏈的向上和整體整合都處于投入期,仍需足夠的耐心和大量的投入,力圖讓企業形成規模優勢和技術優勢,才能讓新能源汽車產業對社會產生應有的貢獻。
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關鍵詞:新能源材料;教學內容;教學手段
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)29-0132-02
隨著經濟社會的快速發展,能源短缺成為全球日益突出的問題。為此,發展以太陽能為代表的新能源已經成為各個國家的共識。美國俄勒岡州科技學院于2005年率先開辦了可再生能源四年大學本科學位課程,之后,紐約州立大學Canton分校于2006年、伊利諾伊州立大學于2008年都開設了可再生替代能源專業。2009年底,我國開始布局戰略性新興產業,新能源產業作為戰略性新興產業的代表,成為低碳經濟的發展方向。2010年,“新能源材料與器件專業”被教育部批準為戰略性新興產業相關專業之一。作為新能源的轉化和利用以及發展新能源技術的關鍵,新能源材料則成為了關乎國家發展的戰略性重大問題,而《新能源材料》這門課程也成為新能源材料與器件專業的核心課程之一。
《新能源材料》是建立在高等數學、大學物理、大學化學、材料科學基礎、半導體物理與器件、新能源轉換與控制技術、凝聚態物理等基礎課和專業課之上的一門課程,專業性強,涉及面廣,是材料科學與電子科學、化學、物理學、能源技術科學等多學科交叉的綜合性學科,涵蓋了太陽能電池材料、儲氫材料、鋰電池材料、燃料電池材料等先進能源材料。盡管我國已經有一些高校開設新能源材料與器件專業,但作為一個新興專業,其相關課程建設仍相對滯后?!缎履茉床牧稀纷鳛槠渲械暮诵恼n程,其建設具有重要意義。作者經過近幾年的教學,針對新能源材料的課程特點,在教學過程中采用了一些新型的教學方法和手段,在啟發學生學習興趣,增加該課程的興趣點的同時,提高了教學效果。
一、《新能源材料》教學內容
目前,可供新能源材料選用的教材非常有限,且大多數編著于多年前。新能源領域的發展可謂日新月異,陳舊的教材已經無法適應新形勢下的需要?;诖?,我們以最近幾年的科學研究熱點為依據,厘定了以下教學內容:
1.太陽能電池材料。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置,是目前最有應用前景的可再生能源。本部分主要講述太陽能電池原理、太陽能電池的結構與特性、太陽能光伏發電系統、太陽能光伏發電系統的應用以及各種太陽能電池。太陽能電池的分類很多,較傳統的主要包括:硅太陽能電池、有機聚合物電池、染料敏化太陽能電池和量子點敏化太陽能電池等。自2013年起,以CH3NH3PbI3為代表的鈣鈦礦太陽能電池逐漸成為研究的主流。[1]鈣鈦礦型復合氧化物ABO3是一種具有獨特物理性質和化學性質的新型無機非金屬材料,A位一般是稀土或堿土元素離子,B位為過渡元素離子,A位和B位皆可被半徑相近的其他金屬離子部分取代而保持其晶體結構基本不變。目前,鈣鈦礦太陽能電池的效率已經接近20%。
2.鋰離子電池材料。鋰離子電池是一種二次電池(充電電池),它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。[2]在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時,Li+從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極,負極處于富鋰狀態;放電時則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極,是現代高性能電池的代表。鋰離子電池的研究是當前能源領域的研究熱點,本部分主要講述的內容包括:鋰離子電池的工作原理、鋰離子電池負極材料、鋰離子電池正極材料、鋰離子電池電解質材料以及鋰離子電池隔膜材料。
3.金屬氫化物鎳電池材料。20世紀60年代末,科學家發現儲氫合金。進一步的研究發現儲氫合金在吸放氫的過程中伴有電化學效應、熱效應等。1973年起科學家開始把LaNi5型儲氫合金作為二次電池負極材料,1987年建成Ni/MH電池的試生產線,1990年,Ni/MH電池商業化,日本居于世界前列,1990年,日本三洋公司開始批量生產,美國、德國相繼開始生產。我國近年來發展很快,相繼建立的一些電池生產企業,如天津和平海灣,深圳比亞迪等。本部分主要講述的內容包括金屬氫化物鎳電池原理、結構和特性以及其優缺點、儲氫合金負極材料、鎳正極材料以及Ni/MH電池材料的再生利用。
4.燃料電池。燃料電池是一種不經過燃燒而在等溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學能高效而又環境友好地轉化為電能的發電裝置。它的最大特點是燃料和氧化劑是從電池外部連續注入電池的,是繼水利、火力和核能發電之后的第四類發電技術。2005年,日本Honda推出50kW的燃料電池轎車,2006年三星公司推出燃料電池筆記本電腦,極大的推進了燃料電池的工業化進程。本部分主要講述的內容包括燃料電池原理、質子交換膜型燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池以及燃料電池汽車基礎。
二、《新能源材料》教學手段嘗試
1.各種教學手段和教學方法的綜合運用?!缎履茉床牧稀飞婕暗姆秶軐挘o機、有機,非金屬、金屬等知識體系,著重強調數理基礎,理化結合,材料、器件、系統的結合。[3]由于該課程較抽象,且都是學生還沒有接觸到的領域,學生在初次接觸本門課程時經常會遇到知識過于抽象不好理解的困難。因此需要改變傳統的教學方法,采用多種多樣的教學模式和教學手段,尤其是要充分利用多媒體技術和網絡技術等現代教學手段,形成直觀形象和生動的教學場景,從而提高教學質量和教學效率。多媒體課件能將新能源材料中抽象難懂的概念、關系、原理以圖像、聲音、動畫、視頻的形式變得具體化,從而可以增強學生學習的主動性和積極性,提高教學效果。比如可以在鋰離子電池基礎部分講述完成后,使用視頻的形式來闡述鋰離子電池完整的制作過程,加深學生的印象。在講解燃料電池時,可以先利用通用公司制作的關于燃料汽車的廣告,來激發學生對燃料電池的興趣。但應用現代化教學手段并不等于全盤拋棄傳統的教學手段,黑板的隨意性和互動性不是多媒體所能完全替代的。對于原理的闡述時,例如闡述各種電池器件的工作原理、電化學原理和固相合成原理等難點問題時,應該通過板書逐個擊破。因而在實際教學中要合理地將現代教學手段與傳統的教學手段結合起來,提高課堂教學的質量。
2.課堂―實驗室―工廠三位一體的培養模式?!缎履茉床牧稀匪婕暗降睦碚搩热葺^為抽象,僅靠課堂上的教學很難實現讓學生對新能源材料的了解和認識。作為課堂理論教學的補充和延伸,通過開設課程實驗可以加深學生對理論知識的理解,并提高學生的動手能力和分析解決問題的能力。實驗內容的設計,不僅要注重實時性,同時還要突出實驗的專業背景,這樣才能真正體現實驗教學的系統性和專業性。目前,本課程開設的基礎實驗包括:鋰離子電池正負極材料的制備,電池裝配及性能測試;基于TiO2的染料敏化太陽能電池正負極制備,電池裝配及性能測試;燃料電池的基本原理和燃料電池的性能測試。實踐活動包含著與理論教學相關的實踐活動內容,不僅體現著理論聯系實際的教學理念,還可以培養學生實踐能力和創新能力。青島科技大學在城陽區青大工業園和平度新能源材料產業園區均設有實習基地。其中城陽區可以進行動力型鋰離子電池正極材料、負極材料的制備以及電池的裝配實驗;平度市新能源材料產業園區里的企業可以進行單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池以及完整的太陽能電池裝配線。通過學生走進實驗室,再走進企業,可以實現課堂―實驗室―工廠三位一體的理論與實踐相結合的模式。
3.實施交互教學,讓學生走上講臺。為了進一步激發學生的學習興趣,我們安排了每個學生都有上臺演講機會,讓學生參與到教學中來。每人大概分配10分鐘時間,一個學生一個命題。題目主要分為二類:一類命題來源于前沿領域。即從最新的Science、Nature及其系列子刊等國際著名期刊上尋找關于新能源材料的最新進展,讓同學們完成從資料查找、到閱讀,再到課堂講授的完整流程。比如,針對目前太陽能電池中,研究最熱的鈣鈦礦電池,讓學生通過查找文獻,指出鈣鈦礦電池效率高的原因所在,效率可能繼續提高的因素以及鈣鈦礦電源目前存在的缺陷。另一類命題來源于生活,比如目前國家大力推行電動汽車,那么最適合作為動力型鋰離子電池正極的材料有哪些?目前大多數農村用的小型電動車采用的是哪一類電池?太陽光的光譜范圍是多少?什么樣的材料才能最大范圍的吸收太陽光,并將其轉變為可存儲能量?等等。另通過這種交互的教學方式,學生的積極性普遍得到了提高,學生在講授過程中,不但自己有了很大的收獲,教師也能在相互的交流中獲益頗多。
三、結論
我們根據目前國際的研究熱點,確定了包含太陽能電池材料、鋰離子電池材料、金屬氫化物鎳電池材料以及燃料電池材料四大領域的教學內容。并根據新能源材料課程的特殊性,改變傳統的教學方法,通過各種教學手段和教學方法的綜合運用、課堂―實驗室―工廠三位一體的培養模式以及交互式教學等方式,調動學生學習的主動性和積極性,使《新能源材料》的教學手段更加完善和成熟,并取得了令人滿意的教學效果。
參考文獻:
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經濟技術開發區是省發展新型工業的重要平臺,近年來經濟保持了平穩快速發展,產業結構不斷優化,為帶動市地方經濟和社會發展做出了積極的貢獻。新能源、新材料產業在省具有巨大的發展優勢和發展潛力,是省委、省政府確定實現綠色發展的新興主導產業。經濟技術開發區以新能源、新材料產業為主導,創建“國家新型工業化產業示范基地”(以下簡稱“基地”),將形成市地方經濟的新的增長點,對于加速推進市的特色新型工業化進程,加快轉變經濟發展方式,推動社會和經濟全面、協調、科學發展,都具有重要意義。
二、指導思想
以科學發展觀為指導,根據國家新能源和新材料產業政策的發展方向,依托本省優勢資源和應用市場,充分發揮現有的產業基礎,在經濟技術開發區集中產業、政策、人才、資金、服務等資源和發展條件,按照市場需求,牢牢把握發展機遇,培養和引進龍頭骨干企業,加大核心技術產品的研發和生產,迅速擴大產業規模,提高產品的科技含量和附加值,加快推進基地的建設,爭取在較短時間內實現跨越發展、綠色發展、和諧發展和統籌發展。
三、發展目標
新能源產業以太陽能光伏、光熱和鋰離子電池為主,新材料產業以電子材料、新型合金材料、新型化工材料為主,充分發揮資源、產業基礎等方面的比較優勢,延伸產業鏈條,培育產業集群,不斷提高自主創新、集成創新和引進消化吸收再創新能力,突破制約發展的關鍵技術,努力提高產業發展整體水平,形成一批擁有自主知識產權、核心競爭力強、市場占有率高的優勢骨干企業和企業集團,將經濟技術開發區打造成為我國西北地區特色鮮明、優勢突出的新能源和新材料產業基地。力爭到“十二五”末,新能源、新材料產業實現產值440億元。
四、主要政策
1.加強政府宏觀指導和組織協調力度。由市政府、經濟技術開發區管委會和市發改委、經委、科技局等相關部門負責人組成領導小組,負責對基地的創建工作進行領導和組織協調,督促各項工作的開展,在政策、資金、規劃建設、產業發展等各個方面給予大力支持。
2.加強服務,認真落實國家各項政策措施。各部門要加強協調力度,提高服務水平,積極銜接落實國家相關產業調整振興規劃和支持省藏區經濟社會發展的各項政策措施,爭取國家和省上在項目貼息、補助、投資和技術改造等方面更大的資金支持;同時要進一步加強與市上相關部門的溝通協調工作,切實做好國家政策的貫徹落實,加快推進創建基地的各項工作。
3.加大財稅政策支持力度。在財政政策上,對新能源、新材料企業自主創新和技術進步、重點項目建設給予重點支持,以推進太陽能光伏、太陽能光熱、鋰離子電池、電子材料、新型合金材料和新型化工材料產業的快速發展;積極落實各項財稅支持政策,做好企業所得稅、增值稅等國家稅制改革相關配套政策的實施,切實使各項優惠政策落實到位,支持新能源、新材料產業發展。
4.加大招商引資力度,加快產業集聚發展。圍繞經濟技術開發區現有的產業基礎和資源優勢,相關部門要提出一批重大項目,以新技術為重點,進一步加強招商引資工作的針對性,積極引進戰略投資者;要創新招商引資方式,加強項目推介,加大對口招商力度,實現招商引資由追求數量向提高質量的轉變,為基地的可持續發展創造有利條件。
5.培育行業龍頭企業,不斷壯大產業規模。以資本、產業鏈為紐帶,盡快出臺扶持政策,重點培育一批在太陽能光伏、太陽能光熱、電子材料、新型合金材料、新型化工材料等領域優勢明顯、特色鮮明的龍頭企業,充分發揮龍頭企業對新能源、新材料產業發展的示范帶動作用。